文档介绍：山东轻工业学院
硕士学位论文
球形二氧化硅的制备及其表面接枝改性
姓名:杜施鑫
申请学位级别:硕士
专业:高分子化学与物理
指导教师:周国伟
2011-06-01
山东轻工业学院硕士学位论文
摘要
本文通过水解正硅酸乙酯(TEOS)制备了无机纳米二氧化硅(SiO2)球形颗粒,并且在
没有除氧的条件下运用原子转移自由基聚合法在二氧化硅表面接枝甲基丙烯酸甲酯
(MMA),制备了核壳结构的聚合物/二氧化硅复合微球,其具体研究内容及结果如下:
(1) 以正硅酸乙酯为硅源,以乙醇为溶剂,以氨水为催化剂,采用Stöber法制备纳米
二氧化硅微球。纳米二氧化硅微球的粒径与反应条件有关,反应温度、催化剂、TEOS
量以及水都会对其产生影响,通过控制这些条件可以获得不同粒径的纳米二氧化硅粒
子。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)显示所制备的纳米二氧化硅粒子具
有球形结构,球粒径介于190–250 nm之间;热重分析(TGA)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
表明二氧化硅吸附少量水,高温下不但会失去吸附水,而且会使硅羟基之间脱水导致质
量减少。
(2) 以甲苯为溶剂,二氧化硅表面的羟基(Si–OH)通过与3-氨丙基三乙氧基硅烷
(APTES)缩合反应转换为氨基(Si–NH2),这些氨基再与2-溴异丁酰溴反应,使二氧化硅
粒子成为末端含有溴原子的引发剂。然后在有限量的空气下,加入一定量的还原剂抗坏
血酸(VC)、催化剂溴化亚铜(CuBr)和配体五甲基二乙烯三胺(PMDETA),使 MMA在二氧
化硅表面聚合,制备了具有核壳结构的聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅复合微球。整个聚合
反应过程中没有除氧气操作,只在体系中加入一定量的还原剂,还原剂的量是根据密封
体系中空气的量和催化剂的量来确定。TEM和SEM显示所制备的复合微球为核壳结构,
且复合微球粒径明显大于二氧化硅的粒径。
(3) 利用表面接酰溴的纳米二氧化硅粒子(Si–Br)作为引发剂,选用氯化铁作为催化
剂,三苯基膦作为配体,加入过量的还原剂抗坏血酸,接枝甲基丙烯酸甲酯,制备核壳
结构的聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化硅复合微球。催化剂为稳定的氯化铁,其用量也远远少
于原子转移自由基所需的催化剂的量,而且反应无需计算空气的量,加入过量的还原剂
不影响体系的聚合。TEM和SEM显示所制备的复合微球具有核壳结构,且复合微球粒径
也明显大于二氧化硅的粒径,TGA表明复合微球中失重17%左右。

关键词:二氧化硅微球;原子转移自由基聚合;复合材料;表面改性;接枝聚合
І
山东轻工业学院硕士学位论文
ABSTRACT
In this study, the anic nano-silica (SiO2) spherical particles were prepared by the
hydrolysis of tetraethyl orthosilicate (TEOS). Also, polymer/anic-anic
posite spheres with core-shell morphology were obtained via atom transfer radical
polymerization, grafting methyl methacrylatethe (MMA) from the surface of silica without
eliminating oxygen. All the contents and results are as follows:
(1) Nano-silica spherical particles were prepared by using TEOS as silica source, ethanol
as solvent and ammonia as catalyst, which was called the Stöber method. The size of
nano-silica was changed with the reaction conditions, such as reaction temperature, catalyst
and the amount of water, etc. Thus, the silica particles with different sizes can be obtained by
altering the factors. Effects of amount of water, ammonia and TEOS, a